Prévia do material em texto
versão revisada abril de 2005 1 Índice APRESENTAÇÃO 5 CRONOGRAMA DO CURSO 6 1. XENICAL® (ORLISTAT) 7 MECANISMO DE AÇÃO 7 Estudo dirigido 1.1 – Estudo estrutural do orlistat e dos triacilgliceróis 8 Atividade em software 1 – Xenical 8 QUESTÕES 1.1 9 REFERÊNCIAS 10 2. LIPOSTABIL® 11 Estudo dirigido 2.1 – Fosfatidilcolina 12 QUESTÕES 2.1 13 REFERÊNCIAS 16 3. ESTRUTURA DA PELE I – CABELO 17 APÊNDICES EPIDÉRMICOS 17 A ESTRUTURA DO CABELO 18 As raízes 18 A papila dérmica 18 A glândula sebácea 18 Os queratinócitos 19 Os melanócitos 19 Atividade em software 2 – Detalhando a estrutura do cabelo 19 Estudo dirigido 3.1 – Atividade em software 2 19 Estudo dirigido 3.2 - Cabelo 20 Coloração natural do cabelo 20 Cabelo grisalho 20 A fibra de cabelo 21 A cutícula 22 O córtex 22 A medula 23 Estrutura microscópica e molecular 24 Estudo dirigido 3.3 – Estrutura molecular do cabelo 25 Estrutura molecular – o filamento de queratina 26 Proteínas Associadas à Queratina 27 Estudo dirigido 3.4 – Queratina e filamentos intermediários 27 QUESTÕES 3.1 27 Diferenças étnicas 28 Forma do cabelo 28 Atividade em software 3 - Cabelo crespo 29 QUESTÕES 3.2 29 REFERÊNCIAS 32 4. LAVAGEM DE CABELO E CONDICIONADORES 33 XAMPUS 33 Composição e características dos constituintes: 33 Agentes de lavagem 33 Estrutura de um tensoativo 33 Classificação 34 Tensoativos aniônicos 34 Tensoativos catiônicos 35 Tensoativos anfóteros 35 Tensoativos não-iônicos 36 Como funcionam 36 Espuma 37 Estabilizadores de espuma 37 2 Espessantes 38 Agentes engordurantes 38 Agentes perolantes 38 Conservantes 38 Essências e Corantes 38 Diluente 39 Como formular um xampu 39 CONDICIONADORES 40 Como formular um condicionador 40 Estudo dirigido 4.1 – Detergentes e condicionadores 41 REFERÊNCIAS 43 5. ESTRUTURA DA PELE II - HISTOLOGIA 44 EPIDERME 44 DERME 45 HIPODERME 45 RENOVAÇÃO DA PELE 45 Estudo dirigido 5.1 – Estrutura da pele II 46 REFERÊNCIAS 47 6. RADIAÇÃO SOLAR - ULTRAVIOLETA 48 Estudo dirigido 6.1 – Radiação UV 50 EFEITOS BENÉFICOS DA RADIAÇÃO SOLAR 51 Vitamina D 51 EFEITOS NOCIVOS DA RADIAÇÃO SOLAR 51 Efeitos da radiação UV no DNA 54 Estudo dirigido 6.2 - Efeitos biológicos do UV 54 RADIAÇÃO SOLAR E PELE 54 Estudo dirigido 6.3 - UV e pele 56 Bronzeamento, filtros solares e fator de proteção solar 57 Bronzeamento 57 Atividade em software 4 - Bronzeamento 57 Estudo dirigido 6.4 58 Filtros solares 58 Filtros de efeito físico 59 Filtros de efeito químico 59 Mecanismo de ação dos filtros químicos 60 Efeito sobre o coeficiente de extinção molar (ε) 60 Bloqueador, protetor e bronzeador 61 Fator de proteção solar (FPS) 62 Estudo dirigido 6.5 - Protetores, bloqueadores e bronzeadores 64 MECANISMOS DE REPARO DO DNA 65 QUESTÕES 6.1 68 TEXTO COMPLEMENTAR 73 CÂMARAS DE BRONZEAMENTO ARTIFICIAL 73 AUTOBRONZEADORES 73 DIIDROXIACETONA (DHA) 74 ERITRULOSE 75 REFERÊNCIAS 76 7. RADICAIS E ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO 78 INTRODUÇÃO 78 Atividade em software 5 – Radicais 78 ESPÉCIES REATIVAS DO OXIGÊNIO (EROS) E RADICAL LIVRE 78 Entendendo a terminologia 78 Formação 79 Reatividade 80 Fontes de ERO: endógenas e exógenas 80 Toxicidade das ERO: danos em biomoléculas 81 Oxidação de lipídios: lipoperoxidação 82 Oxidação de proteínas 82 Oxidação de ácidos nucleicos 83 3 Estudo dirigido 7.1– Espécies Reativas de Oxigênio 85 SISTEMA DE DEFESA ANTIOXIDANTE 85 Sistema antioxidante enzimático 86 Superóxido Dismutase (SOD) 86 Catalase (CAT) 86 Glutationa peroxidade (GPx), glutationa redutase (GRH) e glutationa reduzida (GSH) 87 Sistema de defesa antioxidante não enzimático 88 Lipossolúveis 90 α-Tocoferol (vitamina E) 90 Carotenóides 91 Estudo dirigido 7.2 – Sistema oxidante 92 REFERÊNCIAS 92 8. ESTRUTURA DA PELE III – A MATRIZ EXTRACELULAR 94 INTEGRAÇÃO DAS CÉLULAS EM TECIDOS 94 Adesão celular 94 Matriz Extracelular 94 Adesão célula-matriz 95 Colágeno 95 Elastina 99 Outros componentes da matriz extracelular 99 Atividade em software 6 – Colágeno 100 Estudo dirigido 8.1 - Atividade em software 5 100 Estudo dirigido 8.2 – Colágeno 100 QUESTÕES 8.1 100 REFERÊNCIAS 102 9. ENVELHECIMENTO MOLECULAR DA PELE 103 TEXTO 1 - Envelhecimento intrínseco e extrínseco 103 TEXTO 2 - Descrição dos efeitos moleculares do envelhecimento da pele (I) 103 Envelhecimento extrínseco 103 Mudanças do tecido conectivo 103 Estudo dirigido 9.1 – Textos 1 e 2 104 TEXTO 3 - Descrição dos efeitos moleculares do envelhecimento da pele (II) 105 Estudo dirigido 9.2 – Texto 3 107 TEXTO 4 - Efeitos macroscópicos do envelhecimento da pele 107 Estudo dirigido 9.3 – Texto 4 110 TEXTO 5 - O modelo micro-inflamatório de envelhecimento da pele 110 Atividade em software 7 – Diapedese 111 Estudo dirigido 9.4 – Texto 5 112 Estudo dirigido 9.5 – Discussão 113 TEXTO 6 - Telômeros e envelhecimento 113 Atividade em software 8 – Telômeros e telomerase 113 Estudo dirigido 9.6 – Texto 6 114 Estudo dirigido 9.7 – Texto 6 (cont.) 115 QUESTÕES 9.1 116 TEXTO 7 - Panorama de alterações moleculares ocorridas em células envelhecidas 116 Estudo dirigido 9.8 – Texto 7 117 QUESTÕES 9.2 117 10. BOTOX® 118 TOXINA BOTULÍNICA - BOTOX® 118 Atividade em software 9 – Ação da toxina botulínica 119 Estrutura da toxina 119 Mecanismo de Ação 119 1. Bloqueio da transmissão neuromuscular 120 2. Sítio de ação 121 Restabelecimento da transmissão neuromuscular 123 1. Aparecimento de novas terminações nervosas 123 BOTOX® E ESTÉTICA 123 QUESTÕES 10.1 124 REFERÊNCIAS 124 4 11. DIMETILAMINOETANOL OU DEANOL (DMAE) 125 HISTÓRICO DO DMAE 125 NEUROTRANSMISSORES 125 Atividade em software 10 - Segundos mensageiros 125 Estudo dirigido 11.1 – Atividade em software 7 126 Atividade em software 11 - Proteína G 126 Estudo dirigido 11.2 – Animação 8 126 Acetilcolina (ACh) 126 DMAE 128 Efeito "Cinderela" de DMAE 128 Estudo dirigido 11.3 – DMAE 129 QUESTÕES 11.1 129 REFERÊNCIAS 129 12. APÊNDICES 131 APÊNDICE I - CHEMISTRY OF THE MAILLARD REACTION 131 APÊNDICE II - EFEITOS DO SOLVENTE E PH NAS PROPRIEDADES DOS FILTROS QUÍMICOS 133 APÊNDICE III - MEDICAMENTOS PARA EMAGRECER 134 Fármacos para tratamento da obesidade 137 Derivados �-fenetilamínicos e fenilpropanolamínicos 140 Inibidores seletivos da recaptação da serotonina 141 Estudos em humanos avaliando o efeito termogênico 142 REFERÊNCIAS (APÊNDICES) 145 13. FIGURAS COLORIDAS 147 5 Apresentação O curso “Bioquímica da Beleza” foi preparado e será ministrado por oito alunos de pós-graduação do Departamento de Bioquímica do Instituto de Química da USP, sob supervisão do Prof. Dr. Bayardo Baptista Torres. O tema do curso foi escolhido pelos próprios professores com o intuito de abranger tópicos de Bioquímica que não são contemplados no curso regular da graduação ou que possam ser aprofundados e estudados de maneira interdisciplinar. Evidentemente, o tema é muito amplo e seria impossível montar um curso que abordasse todos ou mesmo a maioria dos tópicos acerca de “Bioquímica da Beleza”, a ser ministrado em uma semana. Diversos tópicos sobre o assunto foram excluídos e não serão portanto mencionados no curso. Os tópicos a serem abordados foram escolhidos por apresentarem alguma abrangência do tema, mas principalmente por permitirem explorar a Bioquímica subjacente, ou seja, os mecanismos moleculares de funcionamento de produtos de beleza. Assim, o objetivo deste curso é utilizar alguns tópicos da “Bioquímica da Beleza” para abordar Bioquímica. O curso foi preparado para maximizar a interação do aluno com o assuntoem estudo. Preferimos substituir a maior parte das aulas expositivas por exercícios participativos, permitindo ao aluno adquirir o conhecimento ativamente, através de um estudo orientado, da resolução de pequenos problemas propostos e da discussão com seu grupo e com os professores. Adriana Carvalho Camila Moura Egídio Helder Nakaya Jacqueline Salotti Juliana Cristina Fontanari Karina Helena Morais Cardozo Noboru Jo Sakabe Paula Fontes Asprino Bayardo B. Torres fevereiro de 2005 6 Cronograma do curso Segunda (14) Terça (15) Quarta (16) Quinta (17) Sexta (18) (9-9:30 h) Recepção dos alunos e entrega de material (9:30-10 h) Abertura do curso 9-12 h (10-12 h) 1. Xenical 4. Xampu 3. Cabelo 5. Pele 6. Radiação UV 8. Matriz extracelular 10. Botox 11. DMAE 12-14 h Almoço Almoço Almoço Almoço Almoço 14-17 h 2. Lipostabil 3. Cabelo 7. Radicais e ERO 9. Envelheci- mento da pele Correção de exercícios 16-17 h Correção de exercícios Correção de exercícios Correção de exercícios Correção de exercícios Avaliação do curso Encerramento 7 1. Xenical® (orlistat) Xenical� é um inibidor específico das lipases de triacilglicerol (pancreática e gástrica), utilizado em tratamento de emagrecimento. O princípio ativo de Xenical� é a molécula (S)-2-formilamino-4-metil-ácido pentanóico (S)-1-[[(2S, 3S)-3-hexil-4-oxo-2- oxetanil] metil]-dodecil ester, também conhecida por orlistat (nome genérico). Sua fórmula estrutural pode ser visualizada na Figura 1.1. Figura 1.1 - Estrutura do orlistat (C29H53NO5). Mecanismo de ação As lipases são enzimas que catalisam a reação de hidrólise de triacilgliceróis, resultando em glicerol e ácidos graxos livres, possibilitando que estes sejam absorvidos. Os produtos da digestão lipídica que ocorrem no estômago são emulsificados pelos sais biliares, facilitando sua digestão duodenal e, portanto, sua absorção. Orlistat é um inibidor irreversível de lipases. Ele exerce sua atividade terapêutica no lúmen do estômago e intestino delgado (Figura 1.2) ao ligar-se covalentemente aos resíduos de serina do sítio ativo das lipases gástricas e pancreáticas. Com o sítio ativo ocupado, as enzimas não são mais capazes de hidrolisar a gordura alimentar. Figura 1.2 - O Xenical� age inibindo as lipases, principalmente a pancreática*. 8 Estudo dirigido 1.1 – Estudo estrutural do orlistat e dos triacilgliceróis Para responder as questões abaixo leia a parte de xampu da Seção 4 e consulte algum livro texto de bioquímica. 1. Baseado na estrutura molecular do orlistat, espera-se que esta molécula seja mais solúvel em água ou em clorofórmio? 2. Esquematize uma molécula de triacilglicerol. Esquematize os produtos da hidrólise do triacilglicerol. Que características triacilgliceróis têm em comum com detergentes? 3. Obtenha estruturas de sais biliares e faça uma análise das moléculas quanto aos grupos polares e apolares, tendo em mente sua função biológica. Por que sais biliares são importantes para a absorção de lipídios? 4. Por que você acha que o orlistat é capaz de ligar-se covalentemente à enzima? (Não é preciso detalhar o mecanismo de reação ou mesmo apontar a ligação na molécula) Continuação Como na presença de orlistat as moléculas de triacilglicerol não são absorvidas pelo organismo, o déficit calórico resultante pode ter um efeito positivo no controle de peso. A absorção sistêmica da droga não é necessária para sua atividade pois o Xenical� não é absorvido (97% é eliminado nas fezes) e, deste modo, efeitos sistêmicos, com exceção de problemas gastrointestinais, não são esperados. Estudos em pacientes com a terapia de Xenical� com mais de dois anos de acompanhamento mostram uma perda média de peso de 10%. O uso de Xenical� faz com que parte da gordura alimentar não seja digerida ou absorvida, sendo seu destino final, a excreção. Se um paciente recebe uma dieta muito gordurosa, o uso deste medicamento resultará numa diarréia. Esse efeito colateral indesejado, muitas vezes fará com que o paciente diminua a ingestão de gordura. Uma educação alimentar e, claro, a ausência de problemas clínicos causados pela droga são necessários para o tratamento. Atividade em software 1 – Xenical Veja como funciona o Xenical [programa instalado]. 9 Questões 1.1 1. Estudo realizado com pacientes em tratamento com Xenical� mostrou uma pequena redução de certas vitaminas (Tabela 1). Tabela 1 - Percentual de redução de vitaminas. Placebo Xenical���� VITAMINA A 1,0% 2,2% Vitamina D 6,6% 12,0% Vitamina E 1,0% 5,8% Beta-caroteno 1,7% 6,1% De acordo com estes dados e com o modo de ação do Xenical�, responda: a) Por que houve a redução destas vitaminas especificamente? b) Seria esperado que os níveis de vitamina C ou do complexo B também fossem alterados? c) Quais dados devem ser adicionados à tabela para que os resultados sejam cientificamente confiáveis? d) Qual conselho os médicos deveriam dar aos pacientes em tratamento para evitar este quadro? 2. Dois pacientes, A e B, obesos e em tratamento com Xenical�, apresentam os seguintes hábitos alimentares: A B Café da manhã Ovos, bacon, lingüiça e leite. Pães com geléia e goiabada e sucos Almoço Hambúrguer, batata-frita e sorvete. Arroz, feijão e bife com cerveja. Jantar Pastel e churros Macarrão, frango e bolos a) Qual dos dois pacientes obterá o melhor resultado com o medicamento? b) Em qual dos dois pacientes o efeito colateral será mais intenso, ou seja, quem passará mais tempo no banheiro? Justifique. 3. Quando o Xenical� foi lançado no mercado foi considerado um remédio revolucionário. Comparando com outros medicamentos para emagrecer, como derivados anfetamínicos, efedrinas, diuréticos e hormônios da tireóide, qual seria o grande mérito do Xenical (veja Apêndice III: Medicamentos para emagrecer)? Quais seriam suas vantagens e desvantagens? Compare com outras drogas de emagrecimento existentes . 4. Baseado no texto e com o auxílio dos livros didáticos responda as questões abaixo. a) Xenical� é um inibidor competitivo, não-competitivo ou nenhum dos dois? Justifique. b) Se o orlistat for um inibidor competitivo, como deve ser um gráfico representando velocidade de hidrólise (ordenadas) x concentração de gorduras (abscissas) para a ação da lipase na presença e ausência do inibidor? 10 c) Baseado nas respostas dos itens anteriores, como seria a ação da lipase, se a dose do medicamento for mantida e a quantidade de gordura na alimentação for aumentada? 5. O que se espera da absorção e dos níveis de colesterol de pacientes em tratamento com Xenical�? Referências Canaan S, Roussel A, Verger R, Cambillau C. Gastric lipase: crystal structure and activity. 1999Biochim Biophys Acta.. 23;1441(2-3):197-204. 1999. http://www.1stxenicalprescription.co.uk/dieting.html http://www.xenical.com/ “Preciso de Xenical para ver se o Viagra está funcionando”. 11 2. Lipostabil® Fosfatidilcolina (PC) é um glicerofosfolipídio sintetizado a partir de glicerol (Figura 2.1). Os C1 e C2 são ocupados por diferentes ácidos graxos, enquanto a posição 3 é ocupada por uma fosfocolina. O nome químico usual de PC é lecitina, no entanto, comercialmente este nome é usado para denominar uma misturade lipídios que pode conter concentrações variadas de PC. Na indústria, lecitinas são usadas na preparação de chocolates, cremes hidratantes, suplementos nutricionais, sorvetes, queijos, etc. (CH3)3CH2 CH2 CH2 (CH2)14 CH3 N+O PO O O C1 C2 H H H OO C=OO=C (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3 Figura 2.1 - Estrutura de uma fosfatidilcolina (1-palmitoil-2-oleil fosfatidilcolina). PC é um dos principais fosfolipídios que compõem a membrana plasmática da célula. É também um dos principais componentes dos tensoativos naturais e uma das formas de reservar colina, um nutriente essencial, entre outras coisas, para síntese do neurotransmissor acetilcolina. PC é secretado na bile, facilitando a emulsificação, transporte e absorção de gorduras, uma vez que esta é uma molécula anfipática. Em mamíferos, PC pode ser sintetizada por duas vias distintas: a partir de colina, proveniente da dieta, ou a partir de etanolamina, no fígado. Esta é uma forma de garantir o suprimento do fosfolipídio mais abundante nos mamíferos. Grãos, legumes, carnes e ovos são algumas das fontes alimentares das quais é possível obter lecitina. 12 Estudo dirigido 2.1 – Fosfatidilcolina Utilize algum livro de bioquímica para responder as questões abaixo. 1. O que é fosfatidilcolina? O que ela tem em comum com um detergente? 2. Entendendo a molécula Na Figura 2.1: a) Identifique a molécula de glicerol, a ligação éster, os ácidos graxos e o grupamento da fosfocolina. b) Esquematize separadamente a molécula de glicerol, os ácidos graxos e a fosfocolina. Identifique a porção polar e apolar. c) Qual região da molécula da fosfatidilcolina será encontrada no interior da bicamada lipídica? 3. Em que as moléculas de fosfatidilcolina podem diferir estruturalmente? Quais propriedades são variáveis entre estas moléculas? 4. Compare o ponto de fusão de: a) um ácido graxo de cadeia longa com o de um ácido graxo de cadeia curta. b) de diferentes ácidos graxos com número crescente de insaturações. 5. Esquematize as moléculas abaixo, a partir dos radicais apresentados. a) fosfatidilglicerol b) fosfatidilcolina c) fosfatidiletanolamina d) fosfatidilserina N +CH2CH2 CH3 CH3 CH3 colina CH2 CH2 NH3 + etanolamina C H2 C H COO- NH3 + serina 6. Em que estrutura celular é encontrada a fosfatidilcolina? 13 Continuação Lipostabil e Essentiale (Aventis Pharma) são nomes comerciais de fármacos a base de fosfatidilcolina utilizados em princípio para tratamento de alterações hepáticas e cardiovasculares. No Brasil, este medicamento não é registrado na ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) e, portanto, a fabricação, importação, distribuição, venda e uso são proibidos. O primeiro relato de uso cosmético de fosfatildilcolina foi feito pelo médico italiano Sergio Maggiori em um encontro internacional de mesoterapia em 1988. No Brasil, no final dos anos 90 algumas clínicas passaram a usar injeções subcutâneas de Lipostabil� no tratamento de gordura localizada. Embora a redução de gordura localizada pareça ser real, o mecanismo pelo qual o medicamento age e a segurança do procedimento permanecem incertos. Enquanto alguns autores (Rittes 2003, Hexsel 2003) defendem a segurança do método em artigos por vezes controversos, outros argumentam que deve haver mais estudos antes do reconhecimento e da autorização da técnica (Rotunda et al 2004). Questões que ainda não foram esclarecidas dizem respeito à especificidade tissular do medicamento, concentração que deve ser administrada, toxicidade, contra-indicações e efeitos maléficos a longo prazo. Questões 2.1 1. Alguns dos mecanismos propostos para a ação da fosfatidilcolina nos adipócitos incluem i) emulsificação e transporte de triacilgliceróis das células de gordura; ii) ação como detergente. Justifique de que forma cada uma destas ações poderia ocorrer. Leia a Seção 4 sobre detergentes. 2. A figura abaixo foi extraída do artigo de Rotunda et al, 2004. A Tabela 1 mostra quais são os constituintes da fórmula injetável de fosfatidilcolina. Desoxicolato de sódio é um sal biliar. Tabela 1 - Fórmula da fosfatidilcolina injetável Concentração (massa/volume) Fosfatidilcolina 5 % Desoxicolato de sódio 4,75 % Álcool benzílico 0,9 % Água 100 ml 14 CHOR2 CH2O P O O OCH2CH2 N + CH3 CH3 CH3 CH2 OR1 Fosfatidilcolina R1 e R2 = Resíduos de ácidos graxos C CH3 ONa O OH CH3 OH CH3 H Desoxicolato de sódio CH2OH Álcool benzílico a) Observe a estrutura de desoxicolato e destaque os grupamentos polares e apolares. Você acha que a molécula é predominantemente polar ou apolar? Que propriedades o desoxicolato de sódio e a fosfatidilcolina têm em comum? Veja sua resposta à questão 3 do Estudo dirigido 1.1 de Xenical�. b) Por que se usa desoxicolato de sódio na formulação de Lipostabil�? 3. A Figura 2 abaixo, extraída do mesmo artigo de Rotunda et al, 2004, mostra um experimento no qual é estimada a lise celular analisando a liberação de lactato desidrogenase no meio de cultura. Em A, um ensaio metabólico mostra a viabilidade celular. Neste ensaio, células metabolicamente ativas alteram a cor de um marcador, o qual é detectado fazendo uso de um espectrofotômetro. Desta forma, a medida de absorbância é diretamente proporcional ao número de células vivas. Em B, a medida de lactato desidrogenase no meio de cultura, quantificada por espectrofotômetro, indica o rompimento da membrana plasmática. Abs.490nm 0 0,5 1 1,5 0 0,005 0,05 0,5 A Concentração (%) 0 0,5 1 1,5 0 0,005 0,05 0,5 B Concentração (%) 2 Abs.490nm Figura 2 - (A) Ensaio metabólico da viabilidade de queratinócitos expostos ao Lipostabil� ( ) e desoxicolato de sódio ( ). A absorbância é relacionada diretamente com a viabilidade celular. (B) Ensaio de lactato desidrogenase liberado por células expostas ao Lipostabil� ( ) e desoxicolado de sódio ( ). As barras representam um desvio padrão. 15 a) Descreva o que acontece quando são ministradas diferentes concentrações de solução de fosfatidilcolina (Lipostabil�) e de desoxicolato de sódio. b) O que pode ser concluído a partir desta figura? 4. A Figura 3 abaixo mostra a ação da solução fosfatidilcolina + desoxicolato de sódio (DOC) ou apenas DOC em gordura e músculo suínos, bem como a administração do detergente Empigen. Figura 3 - Extraída de Rotunda et al, 2004: microscopia de biópsias de pele de porco. (a) Adipócitos controle e (b) adipócitos depois de injeção da fórmula de fosfatidilcolina. (c) Adipócitos controle e (d) adipócitos depois de injeção desoxicolato. (e) Músculos controle e (f) músculos depois de injeção da fórmula de fosfatidilcolina. (g) Tecido adiposo depois de injeção do detergente Empigen. a) Por que a lâmina (g) foi tratada com Empigen? 16 b) Após analisar estes experimentos, qual mecanismo de ação do Lipostabil� se torna evidente? c) Que risco imediato você percebe neste tratamento? d) Na sua opinião, os resultados são conclusivos quanto ao modo de ação do Lipostabil�? Que outro experimento você proporia? Referências Ablon G, Rotunda AM. 2004. Treatment of lower eyelid fat pads using hosphatidylcholine: clinical trial and review. Dermatol Surg. 30(3):422-7. Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; and Stryer, Lubert. 2002. Biochemistry. New York: W.H. Freeman and Co. Cooper, Geoffrey M. Sunderland MA. 2000. The Cell - A Molecular Approach. 2nd ed. Sinauer Associates Inc.Hexsel D, Serra M, Mazzuco R, Dal’Forno T, Zechmeister D. 2003 Phosphatidylcholine in the treatment of localized fat. J Drugs Dermatol. 2(5):511-8 Rittes PG. 2003. The use of phosphatidylcholine for correction of localized fat deposits. Aesthetic Plast Surg. (4):315-8 Rittes PG. 2001. The use of phosphatidylcholine for correction of lower lid bulging due to prominent fat pads. Dermatol Surg. 27(4):391-2. Rotunda AM, Suzuki H, Moy RL, Kolodney MS. 2004. Detergent effects of sodium deoxycholate are a major feature of an injectable phosphatidylcholine formulation used for localized fat dissolution. Dermatol Surg. 30(7):1001-8. Voet , D and Voet, J.G. 1995. Biochemistry 2nd ed.. John Wiley & Sons, Inc, New York Páginas: 281; 286; 299; 320; 664; 714; 763 http://www.anvisa.gov.br/divulga/noticias/2002/301202.htm � carta da ANVISA http://www.heilpflanzen-welt.de/homoeopathie/apotheker-lexikon http://www.woodmed.com/Phos%20Choline.htm http://www.dermatologia.net/noticias/lipostabil_alerta.htm http://www.dermatologia.net/estetica/fosfatidilcolina.htm http://surgery.org/press/news-release.php?iid=208§ion=news-lipoplasty http://www.americanlecithin.com/lecithin.pdf 17 3. Estrutura da pele I – cabelo A pele forma a superfície externa contínua ou tegumento do corpo, sendo o maior órgão, constituindo quase um sexto do seu peso total. Possui quatro funções principais: � Proteção: a pele fornece proteção contra a luz ultravioleta e agressões mecânicas, químicas e térmicas; sua superfície relativamente impermeável impede a desidratação e atua como uma barreira física à invasão por microrganismos. � Sensibilidade: a pele é o maior órgão sensitivo do corpo e contém vários receptores para o tato, pressão, dor e temperatura. � Termorregulação: em humanos, a pele é um importante órgão de termorregulação. O corpo é isolado contra a perda de calor pela presença de pêlos e tecido adiposo subcutâneo (insulação). A perda de calor é facilitada pela evaporação do suor na superfície cutânea e aumento do fluxo sangüíneo através da rica rede vascular da derme. � Funções metabólicas: o tecido adiposo subcutâneo constitui um importante reservatório de energia, principalmente na forma de triacilgliceróis. Por exemplo, a vitamina D é sintetizada na epiderme. Em diferentes regiões do corpo a pele varia em espessura, cor, presença de pêlos, glândulas e unhas. Apesar dessas variações que refletem diferentes demandas funcionais, todos os tipos de pele possuem a mesma estrutura básica. A pele espessa cobre a palma da mão e a sola dos pés, possui glândulas sudoríparas, mas não possui folículos pilosos, músculos eretores do pêlo e glândulas sebáceas. A pele delgada cobre a maior parte do resto do corpo, contém folículos pilosos, músculos eretores do pêlo, glândulas sudoríparas e glândulas sebáceas. A superfície externa da pele consiste de um epitélio pavimentoso estratificado queratinizado denominado epiderme; sua espessura varia de acordo com as forças funcionais e as influências de desidratação às quais é submetida. A epiderme é sustentada e nutrida por uma camada espessa de tecido fibroelástico denso denominado derme, que é altamente vascularizada e contém muitos receptores sensitivos. A derme é fixada aos tecidos subjacentes por uma lâmina de tecido frouxo denominada hipoderme ou camada subcutânea, que contém quantidade variável de tecido adiposo (Figura 3.1). Figura 3.1 - Ver na Seção 13 "Figuras coloridas". Apêndices epidérmicos � O cabelo ou pêlo é composto por células epidérmicas mortas que passaram por um processo de queratinização incluindo a expressão diferencial de queratinas específicas. É derivado dos folículos capilares ou pilosos, que são invaginações que se projetam da derme ou hipoderme. Os músculos eretores do pêlo tornam os pêlos arrepiados para uma melhor insulação. 18 � As glândulas sebáceas são anexos dos folículos capilares e estão inseridas na derme e hipoderme. São predominantes no rosto, pescoço e parte superior do corpo. Elas secretam por secreção holócrina, na qual a célula secretora morre e torna-se o próprio produto de secreção da glândula. As células mortas são repostas por mitose na periferia da glândula. A secreção é o sebo, uma mistura de triglicérides e colesterol tipo cera. Funciona como um agente protetor e mantém a textura da pele e a flexibilidade do cabelo. � As glândulas sudoríparas écrinas são glândulas tubulares em espiral, estão na camada profunda da derme ou sobre a hipoderme e estão presentes em todo o corpo. A sua função primária é o resfriamento por evaporação (transpiração). � As glândulas sudoríparas apócrinas são glândulas tubulares que desembocam nos folículos pilosos nas axilas e regiões urogenitais. A secreção é uma mistura de proteínas, carboidratos e íons férricos que não possui odor, porém torna-se fétida após ação de bactérias comensais da pele. A estrutura do cabelo As raízes Estão protegidas na derme, dentro do folículo piloso, onde o cabelo é gerado e colorido (Figura 3.2). Figura 3.2 - Ver na Seção 13 "Figuras coloridas". A papila dérmica O folículo piloso é o resultado de uma associação e interação dos componentes dermal e epidermal. Localizada a 4 mm abaixo da pele (Figura 3.2), a papila dérmica é formada por tecido conectivo que secreta grandes quantidades de matriz extracelular (ver Seção 8). Altamente vascularizada, a papila é a força real que dirige o folículo, provendo toda informação necessária para a multiplicação e diferenciação das células da matriz e, deste modo, regulando o ciclo de vida do cabelo. A glândula sebácea O folículo tem uma ou mais glândulas sebáceas que, por sua vez, contêm uma grande quantidade de células, os sebócitos, que são preenchidos por lipídios (Figura 3.2). A glândula libera seus lipídios na forma de uma substância gordurosa, o sebo. Em quantidades normais, o sebo é essencial para a lubrificação e proteção da fibra capilar mantendo sua flexibilidade e brilho. Controlado por hormônios, o correto funcionamento da glândula sebácea pode se tornar irregular, produzindo muito ou pouco sebo, o que acaba prejudicando o cabelo. Se produzido em excesso, pode tornar o cabelo oleoso e pesado. Por outro lado, a falta de sebo pode tornar o cabelo danificado, seco ou opaco. 19 Os queratinócitos Os queratinócitos do folículo piloso são células que se multiplicam numa taxa muito maior do que os queratinócitos da pele (Figura 3.2). Além disso, eles se diferenciam para formar as diferentes estruturas do cabelo. A produção e armazenamento de queratina, um processo denominado queratinização, causa um endurecimento destas células, levando à desintegração de seus núcleos e conseqüente morte. Os melanócitos Os melanócitos são células grandes presas no topo da papila dérmica (Figura 3.2), que produzem o pigmento melanina e o transferem aos queratinócitos, que formam o córtex da fibra capilar (ver abaixo). Os melanócitos usam seus dendritos para injetar os pequenos grânulos de pigmento. Deste modo, o cabelo é incolor no início. Diferentemente da pele, os melanócitos do folículo piloso não precisam da luz do sol para produzir melanina. Os melanócitos produzem a melanina em organelas especializadas chamadas de melanossomos. A transferência dos melanossomos dos melanócitos para os queratinócitos ocorre por um processo ainda não totalmente esclarecido. As hipóteses são de que o melanossoma é injetado diretamente no queratinócito ou ainda que ocorre fagocitose da organela na extremidade dendrítica do melanócito. É interessante notar que a melanina produzida por uma célula da pele consegue suprir até 40 queratinócitos, enquanto queuma do cabelo, apenas 4 ou 5. As diferenças de coloração são devidas às diferenças no número, tamanho e arranjo dos melanossomos. Atividade em software 2 – Detalhando a estrutura do cabelo Veja um modelo virtual de cabelo em: http://www.hair-science.com/_int/_en/R3D/US/droit_index.htm Estudo dirigido 3.1 – Atividade em software 2 1. Localize a papila dérmica no modelo. 2. Localize a matriz do cabelo. 3. Localize a zona queratinógena. 4. Localize a glândula sebácea. 20 Estudo dirigido 3.2 - Cabelo 1. Você acha que a penúltima frase do trecho sobre melanina na pele e no cabelo faz sentido? Discuta. “É interessante notar que a melanina produzida por uma célula da pele consegue suprir até 40 queratinócitos, enquanto que uma do cabelo, apenas 4 ou 5.” 2. Faça um esboço de um fio de cabelo, com as principais estruturas e suas funções principais, mostrando o processo de coloração de um fio de cabelo. Use o texto e a animação. Coloração natural do cabelo A melanina existe na forma de dois pigmentos: eumelanina e feomelanina. Eumelanina é na verdade um polímero que ocorre em grânulos dentro dos melanossomos em forma semelhante a um grão de arroz e sua coloração varia de vermelho escuro a preto. Ela é gerada a partir da tirosina, por ação da tirosinase. Feomelanina ocorre em melanossomos com uma forma menos precisa e pode ser vista na forma de pontos difusos. Sua coloração varia de amarelo para vermelho. Difere da eumelanina, porque, além da tirosina, outro aminoácido, a cisteína, está envolvido em sua produção. A proporção destas duas melaninas determina a coloração do cabelo. Porém, é fácil entender que o cabelo negro dos japoneses contém virtualmente somente eumelanina e que o cabelo ruivo dos irlandeses seja rico em feomelanina. É mais surpreendente descobrir que o cabelo loiro dos escandinavos é formado por eumelanina e não feomelanina. Isto está ligado à imensa quantidade de misturas possíveis destes dois pigmentos. Por isso, a distribuição de melanina, determinada pela herança genética, oferece uma paleta infinita de cores, do loiro mais claro ao negro mais escuro. Outros aspectos e biossíntese da melanina serão abordados mais adiante (Seção 6). Cabelo grisalho Quando o cabelo cresce, ele é pigmentado ou branco. A aparência grisalha do cabelo é somente um produto de uma ilusão de óptica, produzido pela mistura de um cabelo colorido e cabelo branco. O “embranquecimento” do cabelo pode ser explicado por uma incapacidade de alguns melanócitos em produzir pigmentos e de outros em transferir o pigmento aos queratinócitos. No entanto, dado que após receberem a melanina para sua coloração ocorre morte celular dos queratinócitos, para que o cabelo continue com sua cor natural é preciso que haja uma constante renovação dos mesmos. Isso é feito por meio das chamadas células- tronco, capazes de se diferenciar em várias outras, inclusive em melanócitos. Desse modo, cientistas da Universidade de Harvard e do Hospital Infantil de Boston descobriram recentemente que a perda gradual dessas células não diferenciadas está, literalmente, na raiz do cabelo grisalho. Mais especificamente, no folículo capilar, estrutura que “ancora” o cabelo na pele. 21 Experimentos em camundongos comprovaram a descoberta de que existe um gene, o Bcl2, que é fundamental para proteger as células-tronco no momento em que o folículo capilar está em estado de dormência, sem crescimento de cabelo (algo que ocorre em cerca de 10% a 15% dos fios em qualquer momento). A equipe estudou camundongos que não tinham o gene protetor Bcl2. O efeito foi dramático: os camundongos mal nasceram, logo ficaram grisalhos, por terem perdido as células-tronco que dariam origem aos melanócitos. Portanto, problemas com esse gene podem estar associados ao caso de pessoas que ficam com os cabelos brancos prematuramente. Os estudos com camundongos também revelaram uma relação clara entre a idade do animal, o número de células-tronco e a quantidade de pêlo grisalho. Os testes foram reproduzidos em amostras do couro cabeludo de seres humanos e o resultado foi o mesmo. Os pesquisadores imaginam que exista algum mecanismo no folículo que deixe de funcionar com o envelhecimento, causando a morte das células-tronco e tornando o cabelo grisalho. O mesmo mecanismo celular que fez os camundongos ficarem grisalhos antes da hora poderia ser útil para atacar o melanoma, pois esse tipo de câncer de pele se caracteriza pela proliferação acelerada de melanócitos. Esse mecanismo poderia ser imitado por uma droga capaz de “envelhecer” as células do melanoma. A fibra de cabelo A Figura 3.3 mostra diferentes estruturas que compõem um fio de cabelo. (a) 22 (b) Figura 3.3 - (a) Imagens de microscopia eletrônica de varredura de um fio de cabelo e (b) esquema de um fio de cabelo. A cutícula A cutícula é o envelope externo da fibra do cabelo (Figura 3.3). As células que a formam se chamam “escamas” e são extremamente pequenas e incolores. Elas são unidas por um cimento intercelular rico em lipídios, sobrepondo-se umas às outras como telhas, formando camadas de 3 a 10 células. Como as extremidades livres das células estão orientadas para a ponta do cabelo, elas podem exercer seu papel principal que é proteger o córtex. A cutícula é a parte do cabelo sujeita aos ataques diários e as propriedades cosméticas dos produtos para cabelo dependem de seu estado. O córtex O córtex é o corpo real da fibra (Figura 3.3). Representando 90% de seu peso total, ele é formado por células preenchidas por queratina e é esta organização que dá à fibra suas propriedades marcantes. Ao longo da maturação do cabelo, estas células corticais se tornam alongadas e chegam a atingir cerca de 100 micrômetros. Arranjadas ao longo do cabelo, elas são mantidas por uma substância intercelular composta por queratina flexível, rica em lipídios. E é também no córtex que os grãos de melanina que dão cor ao cabelo são encontrados. A sua única forma de proteção é uma fina camada de sebo e a cutícula. 23 A medula A medula, ou canal medular, está situada no centro da fibra e sua presença ao longo do cabelo, geralmente, é descontínua ou até ausente (Figura 3.3). Parece que as células que a compõem rapidamente degeneram, deixando espaço para bolhas de ar. Em humanos, o seu papel ainda é desconhecido, porém, em alguns animais, esta estrutura alveolar parece possuir um papel essencial na termorregulação. 24 Estrutura microscópica e molecular O componente primário da fibra do cabelo é a queratina, uma proteína mecanicamente dura. Está presente em todos os vertebrados superiores, em unhas, pêlos, chifres e penas. Existem mais de 50 genes para queratina que são expressos de modo tecido-específico. (A) O cabelo típico possui ~20 µm de diâmetro e é constituído de células mortas. Cortando um fio de cabelo, podemos ver a disposição das longas células corticais (1) envolvidas por uma substância intercelular rica em lipídios e proteínas (2). (B) Dentro de cada célula cortical, há uma série de macrofibrilas (~2000 Å de diâmetro) de queratina (3) dispostas na mesma direção da célula. Pequenos grânulos de melanina (4) também podem ser visualizados. (C) Em aumento maior, podemos ver que cada macrofibrila é composta por inúmeros elementos menores, as microfibrilas (~80 Å de largura) (5). (D) Cada microfibrila aparece como um arranjo de elementos menores denominados protofibrilas (6). (E) Aumentando ainda mais, é possível visualizar as 4 cadeias de queratina formando uma alfa-hélice (7). (F) E, por último, a estrutura molecular de uma das cadeias de queratina(8). Dentro do córtex, a queratina é organizada em protofibrilas e composta por quatro cadeias polipeptídicas. Esta estrutura é mantida por ligações entre os átomos das diferentes cadeias. Estas ligações podem ter forças variáveis: fracas como as pontes de hidrogênio ou fortes como as ligações iônicas ou pontes dissulfeto. Os lipídios representam 3% da composição do cabelo. Eles são produzidos no bulbo capilar e formados a partir de esteróides, ácidos graxos e ceramida. Estão presentes essencialmente no cimento intercelular do córtex e na cutícula e conferem ao cabelo uma certa impermeabilidade, garantindo a coesão da fibra capilar. A mistura de lipídios produzidos pela glândula sebácea forma um filme na superfície da pele e lubrifica o fio de cabelo, preservando assim sua flexibilidade e brilho. A melanina, pigmento responsável pela cor natural do cabelo, representa apenas 1% da composição total do cabelo. A água constitui, em condições normais, 12 a 15% da composição do cabelo. Alguns dos outros elementos são provenientes do ambiente e estão presentes em pequenas quantidades. Outros elementos vêm diretamente do organismo. Como a raiz do cabelo possui uma boa irrigação sanguínea, substâncias trazidas pelo sangue podem ser incorporadas no cabelo durante sua formação. 25 Estudo dirigido 3.3 – Estrutura molecular do cabelo Use algum livro de bioquímica para responder as questões abaixo. Referência Biochemistry (1995) Voet e Voet, Wiley and sons, NY, cap7. 1. Descreva a estrutura de um dímero de queratina. Inclua em sua descrição os seguintes itens: a) Número médio de resíduos em cada segmento polipeptídico. b) Características ácido/base de cada segmento (tipo I ou tipo II). c) Estrutura primária e secundária. d) Forças que estabilizam a estrutura. e) Orientação das cadeias. f) Nome dado ao tipo de estrutura de proteína formada. 2. Qual é a lógica da montagem de um fio de cabelo? Faça uma analogia com alguma coisa do mundo macroscópico (dica: você assistiu “O náufrago”, com Tom Hanks? Você se lembra como ele amarrou o barco?) 3. Por que a queratina forma uma alfa-hélice? Se ela é usada para formar um fio, porque não simplesmente “esticar” a molécula o máximo possível, ao invés de “gastar” aminoácidos a cada volta da hélice? 4. Por que existe uma organização periódica de aminoácidos hidrofóbicos em um dímero de queratina? 5. Esquematize uma ponte dissulfeto ligando duas cadeias polipeptídicas. Para que elas servem em um fio de cabelo? 6. Baseado em sua resposta anterior, você espera que diferentes disposições de pontes dissulfeto gerem filamentos diferentes de alguma forma? Isso se correlaciona com sua experiência diária? 7. Por que tratamentos de cabelo como permanentes, alisamentos, etc. empregam produtos com cheiro ruim? Qual a origem do cheiro ruim? 8. Você diria para sua amiga que não cursou Bioquímica da Beleza que alisamento e permanente são a mesma coisa, molecularmente falando? Esquematize as etapas do processo de alisamento ou permanente. 9. Estruturalmente, em que diferem as queratinas duras (cabelo, unhas e cornos) e as moles (pele, calos)? 10. Questões 5 e 6, pág. 189, Cap. 7, de Biochemistry - Voet e Voet, Wiley and Sons, NY, segunda edição (1995). 26 Estrutura molecular – o filamento de queratina A queratina faz parte de um grupo de proteínas de fibras do citoesqueleto de eucariotos denominado “Intermediate Filament Proteins (IF)”. A principal função dessas proteínas é estrutural, dando suporte mecânico para a membrana plasmática quando esta entra em contato com outras células ou com a matriz extracelular. Dentro deste conjunto de proteínas filamentosas, a queratina corresponde aos tipo I – queratina ácida – e II – queratina básica. Elas são expressas apenas em células epiteliais, associando-se numa razão de 1:1, formando heterodímeros. Portanto, não existe nenhum filamento de queratina formado por homodímeros. As queratinas compõem a classe de proteínas IF com maior diversidade, com um grande número de isoformas diferentes. Em tecidos epiteliais “duros” existem aproximadamente 10 tipos de queratinas diferentes (mais especificamente unhas, cabelo, lã) e mais 20 tipos denominados citoqueratinas, que são geralmente encontradas revestindo cavidades internas do corpo. As proteínas filamentosas não apenas compartilham a característica de possuir filamentos de 10 nm de diâmetro, mas também possuem um domínio estrutural em comum: uma estrutura de α-hélice central. Este domínio, que é conservado em todas as proteínas IF, consiste de quatro longas α-hélices, separadas por três regiões não helicoidais, que possuem posição altamente conservada evolutivamente (Figura 3.4). Esta estrutura é flanqueada por domínios globulares das regiões N- e C- terminais, que variam muito em peso molecular e seqüência entre as diferentes proteínas IF. 27 Figura 3.4 – O esquema mostra os níveis de organização e macroestrutura das proteínas IF. Elas formam hetero ou homodímeros com um domínio central de α-hélice altamente conservado flanqueado por estrutura não helicais, que variam em tamanho e seqüência. O domínio central contém quatro elementos espaçadores não helicais (“spacers”). A partir daí, há a formação de um tetrâmero por dímeros idênticos dispostos anti-paralelamente. Estes tetrâmeros ainda se agregam ponta-a-ponta, formando um protofilamento e pares destes se associam lateralmente, formando uma protofibrila. A associação lateral de quatro protofibrilas é que vai formar um filamento cilíndrico de 10 nm de diâmetro. Proteínas Associadas à Queratina As proteínas KAPs constituem uma matriz protéica, onde as proteínas IFs se encontram depositadas. Elas podem ser divididas em 3 grandes grupos, de acordo com sua composição protéica: (i) grupo das glicina-tirosina; (ii) grupo sulfúrico; (iii) grupo ultra- high sulfúrico. Esses grupos são codificados por seqüências gênicas diferentes. Estudo dirigido 3.4 – Queratina e filamentos intermediários 1. Após ler atentamente o trecho sobre o filamento de queratina, você aprendeu que esta proteína faz parte de uma família (IF Proteins). A partir daí, responda às seguintes perguntas: a) Que tipo de proteínas são essas e qual sua principal função? b) Como você poderia correlacionar a função dessas proteínas com sua estrutura? c) O que faz com que estas proteínas compartilhem um mesmo grupo? Esta característica pode ser correlacionada à sua função? 2. Experimentos com camundongos transgênicos expressando polipeptídeos da queratina K14 mutantes (formam os heterodímeros com a queratina K4 mas não conseguem formar os protofilamentos) resultaram em animais com anormalidades na pele, como bolhas, semelhante ao que ocorre em uma doença de pele humana: Epidermólise Bullosa Simples (epidermolysis bullosa simplex). Análises histológicas das regiões mais afetadas mostraram alta incidência de células basais epidermais mortas. Considerando a função de estruturação celular das proteínas filamentosas, como você explica esta morte celular? 3. Qual seria uma razão provável para um dímero de queratina sempre ser constituído de tipo I e II, ácido e básico, respectivamente? Questões 3.1 1. O que é um domínio proteico? Por que a montagem de um filamento intermediário envolve a formação de um tetrâmero antiparalelo? Isso se correlaciona à idéia de domínio proteico? 28 2. Vamos nos concentrar em uma função biológica bem importante: a respiração. Três ou quatro minutos sem oxigenação já pode ser fatal para o tecido nervoso. Portanto, esta função é extremamente importante para a manutenção da vida. Ela é mantida, dentre outras coisas, pela hemoglobina,que se liga ao oxigênio nos pulmões entregando-o aos tecidos. Agora pense em todo o processo evolutivo que ocorreu e continua ocorrendo até hoje e reflita sobre a seguinte pergunta: será que a molécula de hemoglobina é evolutivamente conservada ao longo da escala evolutiva? Se a função de uma proteína pode estar (e está na maioria das vezes!) altamente relacionada à sua estrutura e, pelo que sabemos, a estrutura quaternária de uma proteína depende de sua estrutura primária (dada pela sua seqüência de DNA), o que você espera que ocorra ao provocarmos uma mutação na seqüência gênica nos domínios altamente conservados das α-hélices das proteínas IF? E se essa mutação ocorrer nos domínios altamente variáveis N- e C-? Como você faria para testar sua hipótese? 3. Após muitos experimentos, cientistas observaram que o encurtamento do N-terminal de monômeros de proteínas IF provocava o truncamento da organização proteica destas, com exceção da queratina. No entanto, o mesmo não ocorreu quando os experimentos foram repetidos na porção do C-terminal. O que se pode concluir a partir daí? Esse resultado foi surpreendente? Por quê? 4. Como a descoberta de que as mutações no N-terminal inviabilizam a organização dos protofilamentos, podem auxiliar nos estudos da função destas proteínas dentro de uma célula, através de técnicas como transformação ou microinjeção? Diferenças étnicas Forma do cabelo Independente do fato de ser liso, ondulado, crespo ou encaracolado, um cabelo é sempre um cabelo. Sua composição básica de queratina é sempre a mesma. Por outro lado, a forma do cabelo varia enormemente. As diferenças dependem em grande parte da secção transversal do cabelo e de como ele cresce. Estudos indicam que estes dois elementos estão intimamente relacionados à forma do folículo piloso e sua posição no couro cabeludo. A secção transversal de um cabelo é uma elipse que pode tender mais ou menos para um círculo (Figura 3.5). Uma analogia com outros materiais mostra como a secção transversal pode influenciar na aparência do cabelo no espaço: nas mesmas condições de tamanho, uma faixa fina se enrola muito mais facilmente do que uma corda cilíndrica. Por isso, os asiáticos possuem cabelo com uma secção transversal mais grossa e cilíndrica, enquanto que os africanos possuem uma secção transversal achatada e fina, formando o cabelo crespo e encaracolado com anéis de até poucos milímetros de diâmetro. Caucasianos possuem uma secção transversal muito mais variada, porém sendo mais ou menos elíptica. O cabelo dos caucasianos vai desde ondulado até bastante cacheado (Tabela 3.1). 29 Atividade em software 3 - Cabelo crespo Veja um modelo virtual de cabelo crespo em: http://www.hair-science.com/_int/_en/R3D/US/frise_index.htm Secção transversal de fio de cabelo de asiáticos Secção transversal de fio de cabelo de africanos Secção transversal de fio de cabelo caucasianos Figura 3.5 – Estrutura do cabelo em diferentes etnias. Tabela 3.1 – Diferenças de cabelos entre raças. Raça\Cabelo Crescimento Densidade Característica Asiáticos 1,3 cm / mês + O modo como o folículo está implantado faz com que o cabelo cresça reto, perpendicular ao coro cabeludo. Africanos 0,9 cm / mês ++ Como o cabelo cresce quase paralelo ao coro cabeludo, ele cresce enrolado nele mesmo. Caucasianos 1,2 cm / mês +++ Cresce num ângulo oblíquo ao coro cabeludo e é levemente curvado. Questões 3.2 1. Embora a cor do cabelo seja determinada geneticamente estabelecendo concentração e proporção de melaninas, alguns fatores ambientais, bem como doenças, podem 30 influenciar na aparência final. Relacione abaixo a aparência do cabelo e o possível fator de causa. ( ) Fatores nutricionais podem causar alterações apenas em casos extremos, sendo um exemplo o Kwashiorkor, causado pela deficiência prolongada de proteína na dieta. As alterações se restringem aos momentos de deficiência nutricional. ( ) Problema relacionado às altas concentrações de cobre na água, capazes de se associar ao cloro, resultando em um composto que é capaz de ligar-se à cutícula do cabelo (Goldschmidt 1979, Goette 1978). Esta aparência pode ocorrer com água de piscina, água da torneira rica em cobre ou mesmo após o uso de cosméticos contendo extratos de plantas. ( ) Albinismo tipo 1 (deficiência na enzima tirosinase). ( ) Fumantes crônicos - substâncias proveniente do tabaco bloqueiam a produção de pigmentos por melanócitos. O alcatrão é capaz de reagir quimicamente, aderir e tingir os fios brancos. ( ) Fenilcetonúria - deficiência na fenilalanina hidroxilase do fígado, incapacitando o organismo de converter fenilalanina a tirosina. ( ) O cabelo torna-se mais escuro. ( ) Síndrome de Menkes - doença recessiva ligada ao cromossomo X. Os indivíduos portadores não são capazes de absorver cobre, necessário, entre outras funções, para o funcionamento da tirosinase. (A) Redução da produção e incorporação de pigmentos no fio de cabelo. Cabelos castanho-escuros adquirem um tom vermelho-ferrugem, cabelos claros tornam-se loiros. Algumas vezes há alternância entre porções claras e escuras ao longo do fio de cabelo. (B) Perda de cor no cabelo, pele e olhos. Estes são apenas alguns sintomas leves desta doença que pode incorrer em retardo mental grave. (C) Cabelo torna-se curto, quebradiço e retorcido (“pixaim”) com o passar da idade. Há perda de cor no cabelo, além destas alterações na estrutura do cabelo. Há sintomas relacionados com a pele e com sistema nervoso central. Administração subcutânea de cobre-histidinato é capaz de reverter os sintomas. (D) O indivíduo afetado apresenta ausência total ou muito acentuada de pigmentação. (E) Cabelo loiro torna-se esverdeado. (F) Cabelo grisalho prematuro. O cabelo branco pode adquirir coloração amarelada. (G) Tratamentos com drogas relacionadas à dopamina (Parkinson, por exemplo). 31 Esquema 1 – Biossíntese de melanina. 3. Algumas crianças loiras quando atingem a idade adulta apresentam cabelos escuros e, posteriormente, os cabelos tornam-se grisalhos. Se desconsiderarmos fatores ambientais, o que poderia contribuir para este fenômeno? Veja o Esquema 1 acima. 4. Para que seja alterada a cor do cabelo artificialmente, é necessário descolorir os fios. O primeiro passo é usar uma solução alcalina, amônia, por exemplo, para abrir as cutículas do cabelo. O próximo passo é usar uma solução de peróxido de hidrogênio, capaz de reagir de forma irreversível com a melanina presente no cabelo. a) Que reação química deve estar ocorrendo? Que modificações moleculares podem ocorrer nesse tipo de reação? Isso ocorreria em qualquer proteína? b) Por que a água em que é lavado o cabelo após o processo de descoloração não apresenta cor? c) De que cor fica o cabelo após este processo? Por quê? 32 5. Em processos de alisamento permanente, o cabelo não altera a conformação final mesmo após as lavagens. No entanto, em alisamentos temporários, como escova ou chapinha, sem uso de agentes químicos, o cabelo volta à conformação original após contato com água ou mesmo alta umidade. Qual a diferença entre estes dois processos? Descreva tipos de reação e ligações químicas rompidas e formadas e os tipos de reagentes necessários. 6. Existem diversos mitos e crenças populares sobre questões que envolvem o cabelo. Todas elas estão relacionadas, principalmente, ao crescimento/perda, tratamentos, cortes ou doenças do cabelo. Tendo em mente o avanço da pesquisa e cosmetologia atual, discuta a veracidade das crenças abaixo usando possíveis explicações bioquímicas ou biológicas. A – Cortar o cabelo faz com que o mesmo se torne maisforte ou cresça mais rápido. B –As chamadas “pontas duplas” podem ser reparadas por tratamentos químicos ou físicos. C – A ponta dupla pode “subir” para a raiz do cabelo. D – Cada fio branco de cabelo retirado dará lugar a dois em seu lugar. E – Cortar o cabelo de acordo com a fase da lua faz com que ele cresça mais rápido, mais saudável, mais volumoso ou mais longo. F – Colorir o cabelo durante a gravidez é perigoso. G – Dormir com o cabelo molhado provoca seu apodrecimento. H – O cabelo se “acostuma” com um mesmo xampu. I – A “química” da piscina pode tornar o cabelo verde. J – Escovar o cabelo regularmente faz com que ele caia mais rápido. K – Unhas e cabelo continuam a crescer mesmo após a morte do indivíduo. L – O cabelo não pára de crescer se não for cortado. M – Estresse causa o aparecimento de cabelos brancos. N – Água quente estraga o cabelo. Evolução 1. Atualmente os cabelos têm papel principalmente estético para os seres humanos, mas esta não é sua função inicial. Que papéis você atribuiria ao cabelo na evolução do homem? 2. Além do cabelo, sabe-se que existe uma grande concentração de glândulas sudoríparas na região peri-anal e nas áreas dos genitais. Discuta os possíveis aspectos evolutivos e biológicos deste fato. 3. Por que motivo elefantes e rinocerontes quase não apresentam pêlos? Quais seriam as vantagens evolutivas de animais sem pêlos? Referências Purvis IW, Franklin IR. Major genes and QTL influencing wool production and quality: a review. Genet Sel Evol. 2005;37 Suppl 1:S97-107. 33 4. Lavagem de cabelo e condicionadores Xampus Os xampus têm por objetivo a limpeza dos cabelos e do couro cabeludo e, para tal, eles devem ser capazes de: • deixar os cabelos soltos, leves, brilhantes e fáceis de pentear; • lhes conferir ordem, sem eletricidade estática; • não modificar o pH do couro cabeludo. Composição e características dos constituintes: Agentes de lavagem O elemento essencial da composição dos xampus é a presença de um ou mais tensoativos, agentes de lavagem cuja concentração deve ser suficientemente capaz de limpar os cabelos em toda sua extensão (cuja superfície pode atingir de 4-8 m2!). Estes detergentes constituem a base de todos os xampus. Estrutura de um tensoativo Os tensoativos apresentam a propriedade de reduzir a tensão superficial da água e de outros líquidos (daí a origem de seu nome, vide Box 4.1). Apesar de possuírem uma composição química muito variável, apresentam uma característica comum: sua molécula apresenta um componente hidrófilo e outro hidrófobo (Figura 4.1). Figura 4.1 – O esquema representa uma molécula afipática, isto é, uma molécula que possui uma porção apolar que interage com lipídios e uma porção polar que interage com a água. 34 Box 4.1. Tensão superficial Tensão superficial é definida como a força necessária para romper uma superfície. Ela é determinada pelo grau de coesividade entre as moléculas que formam esta superfície. A água líquida forma uma extensa rede de pontes de hidrogênio que lhe confere uma grande tensão superficial. Quando um tensoativo é adicionado à água, as extremidades hidrofílicas que se espalham na superfície competem pelas pontes de hidrogênio que contribuem para a coesividade da superfície. Como resultado, a tensão superficial é diminuída. Podemos distinguir os tensoativos quanto à localização dos grupos hidrófilos: • na posição terminal - apresentam ótimo poder detergente; • na posição central - fraco poder detergente, pouco solúvel na água, porém bom poder dispersante; • vários grupos - fraco poder detergente, boa solubilidade em água, apresentando bom poder dispersante. Classificação Tensoativos aniônicos Os tensoativos aniônicos são os normalmente empregados nos xampus. Sua família é grande, mas os que se acham mais freqüentemente na base de lavagem dos xampus são os sulfatos ou éter sulfato de álcool graxo. São limpadores excelentes e ensaboam bem. Mas sua ação deslipidante não deve ser levada ao extremo porque, se a queratina do cabelo suporta bem esta deslipidação, o mesmo não ocorre com o couro cabeludo. Sua ação, portanto, é na maioria das vezes equilibrada pela associação com outros aniônicos mais leves ou com outros tensoativos tais como os anfóteros ou os não iônicos. Os sabonetes entram nesta categoria, mas não representam um bom método de limpeza dos cabelos, danificando-os, pois são extremamente alcalinos em solução. Além disso, eles formam com o calcário da água, sais de cálcio insolúveis que se depositam nos cabelos, tornando-os sem brilho, ásperos e difíceis de desembaraçar. São exemplos de tensoativos aniônicos: lauril sulfato de sódio (Figura 4.2), lauril éter sulfato de sódio, lauril éter sulfato de trietanolamina (Figura 4.3). Figura 4.2 – Exemplo de tensoativo aniônico, utilizado em xampus: lauril sulfato de sódio. 35 N OH OH OH S O O O O Figura 4.3 – Outro tensoativo aniônico: o lauril sulfato de trietanolamina. Tensoativos catiônicos Esses tensoativos têm uma grande afinidade com a queratina, à qual conferem maciez e brilho. Eles facilitam o desembaraçar dos cabelos e diminuem a eletricidade estática. Mas esta afinidade os torna difíceis de separar do cabelo no enxágüe, deixando-os mais pesados. Eles não são muito utilizados e são incompatíveis com os aniônicos. Na prática, os tensoativos catiônicos são formulados com não-iônicos. Podemos citar como exemplos de tensoativos catiônicos as seguintes moléculas: cloreto de olealcônio, cloreto de distearildimônio (Figura 4.4), etersulfato de isostearil etildimônio. Figura 4.4 – Estrutura esquemática da molécula de cloreto de distearildimônio. Tensoativos anfóteros Estes tensoativos apresentam um poder detergente e espumante menor que os aniônicos, mas em geral, são muito bem tolerados. Devem ser associados a outros tensoativos para modular as propriedades de lavagem e espuma. Eles entram de preferência na composição dos xampus para uso freqüente e xampus para bebês. A betaína (ácidos graxos clorados e trimetilamina), a cocoamidopropil betaína (Figura 4.5) e a cocoamidopropil hidroxisultaína são exemplos de tensoativos anfóteros. N + OONH O Figura 4.5 – Estrutura esquemática da cocoamidopropil betaína, um tensoativo anfótero. 36 Tensoativos não-iônicos São considerados bons emulsionantes, umectantes ou solubilizantes. Muitas vezes estão associados aos tensoativos anfóteros ou aniônicos pouco agressivos, para fazer deles xampus leves. Eles são considerados como os mais leves dos tensoativos tendo, no entanto, um bom poder detergente, mas um fraco poder de espuma. De fato, o poder de espuma, que não é correlato ao poder detergente, o é no espírito do público: um xampu que não espume muito tem poucas chances de sucesso. Por outro lado, é preciso reconhecer que a quantidade de espuma gerada por um xampu permite dosar a quantidade necessária. Tensoativos não-iônicos utilizados na indústria cosmética: alcanolamidas de ácidos graxos (MEA, DEA – Figura 4.6, TEA), polietilenoglicol e derivados. N OH OH O Figura 4.6 – Estrutura esquemática do tensoativo não-iônico cocoamida DEA (dietanolamida de ácido graxo de coco). Como funcionam Lavar o cabelo ou o prato consiste em remover a sujeira com água. Como a sujeira do cabelo, ou em um prato de comida, é tipicamente formada por substâncias hidrofóbicas como gorduras, a interação água/sujeira não é muito grande. A propriedade tensoativa dos detergentes possibilita um aumento de contato da água com a sujeira a ser removida. Alémdisso, para minimizar o contato das caudas hidrofóbicas com a água, o detergente orienta- se as inserindo na sujeira, que é hidrofóbica, deixando sua cabeça polar em contato com a água. A água então pode interagir melhor com a sujeira, carregando-a da superfície em que está adsorvida (Figura 4.7). Figura 4.7 – Esquema representando a interação da gordura (gota de óleo) com as moléculas de detergente, possibilitando sua remoção pela água. 37 Espuma Quando um tensoativo é dissolvido em água, as suas moléculas orientam-se de tal maneira que as extremidades hidrofílicas se dirigem para água e as hidrofóbicas para as interfaces água/recipiente ou água/ar (Figura 4.8-A). Havendo outro corpo presente, por exemplo, sujeira, este também será envolto por uma película de tensoativo, orientada da mesma forma. Em função deste fenômeno de orientação dos produtos tensoativos quando em solução, temos a formação de espuma e o poder detergente (Figura 4.8-B). Figura 4.8 – (A) A figura mostra a dispersão de um tensoativo (detergente) em água. As moléculas do detergente tendem primeiramente à superfície da solução, tornando as interações porção hidrofóbica/ar e porção hidrofílica/água possíveis. Com o aumento da concentração do detergente em água, suas moléculas irão para o interior da solução, formando micelas, numa tentativa de aumentar a interação entre suas próprias caudas hidrofóbicas para excluir as moléculas de água desta porção. (B) A figura mostra a formação de uma bolha, que ocorre quando a quantidade de detergente em solução é ainda maior e ele passa a interagir com o ar. Quando em solução está presente a gordura (sujeira), é com ela que sua porção hidrofóbica irá interagir, permitindo sua solubilização e remoção pela água. Quando uma bolha de ar penetra na solução, forma-se na interface ar/água ou impureza/água um filme de tensoativo, que pode no primeiro caso, sair do meio, envolvendo uma fina película de água, e no segundo caso, a partícula de impureza tende a manter-se suspensa no meio. Assim, no caso específico da limpeza dos cabelos contaminados por impurezas de característica graxa, ocorre o mesmo fenômeno de orientação, havendo com isto a formação de uma micela, a qual se solta do fio de cabelo. Estabilizadores de espuma Popularmente é aceito um xampu que apresente bom poder espumante, pois se acredita que o efeito de limpeza encontra-se ligado ao poder espumante, o que na realidade não ocorre. Por exemplo, os não iônicos com alto grau de etoxilação apresentam bom poder de limpeza, porém fraco poder espumante. A formação de espuma depende do pH da solução, do conteúdo em eletrólitos e da dureza da água. Pode-se melhorar ou estabilizar o poder espumante de um xampu pela adição de vários componentes, tais como carboximetilcelulose (CMC) (Figura 4.9), fosfatos, alcanolamidas etc. Normalmente estas últimas favorecem a formação de uma espuma de pequenas bolhas as quais apresentam melhor estabilidade. A B 38 Figura 4.9 – Estrutura esquemática do espessante carboximetilcelulose (CMC). Espessantes Os espessantes são substâncias que permitem aumentar a viscosidade, dando ao usuário a impressão de ter um produto mais concentrado. Uma série de produtos pode ser utilizada como espessantes. Entre estes podemos citar sais, alginatos, carboximetilcelulose (CMC) (Figura 4.9), metilcelulose (MC). As principais são as alcanolamidas de ácidos graxos, pois apresentam uma série de vantagens sobre os anteriores, tais como poder engordurante e estabilizador de espuma. Os primeiros apresentam inconvenientes como turvação, influenciam na transparência e na estabilidade do produto. As alcanolamidas que apresentam ótimo poder espessante são: dietanolamida do ácido graxo de coco, do ácido mirístico, láurico e oléico. Agentes engordurantes Para evitar a retirada excessiva de gordura pelo tensoativo, utiliza-se agentes engordurantes. Os mais usados são alcanolamidas, lanolina e derivados hidrossolúveis, derivados de lecitina etc. Agentes perolantes Em casos especiais, pode-se desejar que o xampu apresente aspecto sedoso ou perolado e para tanto se utilizam certos aditivos que sob certas condições apresentam esta característica. Tais aditivos são ésteres de ácidos graxos, sabões metálicos e certas alcanolamidas de ácidos graxos. Conservantes Devido à presença de água e diversos componentes orgânicos, os xampus apresentam susceptibilidade à contaminação microbiana, tornando-os inadequados ao consumo. Por isso, faz-se necessário o uso de alguns conservantes tais como metilparabeno e propilparabenos (Nipagin® e Nipazol®). Essências e Corantes São destinados a dar ao xampu sua característica olfativa e visual. Estas características devem satisfazer as expectativas do consumidor. 39 Diluente O diluente mais utilizado é a água. Utiliza-se água tratada, destilada ou ionizada. Como formular um xampu Fórmula geral de um xampu líquido: • Tensoativos (agentes de lavagem): 15-25% • Estabilizador de espuma: 1-4% • Espessante: 0-5% • Aditivos cosméticos ou de tratamentos: q.s. • Agente quelante (EDTA Na): 0-0,2% • Conservante: 0,1-0,3% • Água purificada: q.s. 40 Condicionadores O condicionador de cabelo é uma associação de diversos produtos que apresentam características que complementam o tratamento do cabelo. O condicionador deverá possuir caráter catiônico, pois isto permite a sua fixação com a queratina. Dependendo do tipo de cabelo e do tipo de xampu utilizado previamente, a composição de um condicionador pode variar, mas, em linhas gerais, ele deve apresentar as seguintes características: • poder anti-estático - na redução da eletricidade estática, facilita-se o pentear, ficando o cabelo solto e relativamente macio; • poder engordurante, pois em alguns casos o xampu desengordura em excesso e é necessária a reposição desta gordura sobre o cabelo e couro cabeludo; • pH ácido, pois normalmente o detergente aniônico aumenta o pH do couro cabeludo e, com a utilização de um produto ácido, o pH da epiderme volta ao normal (ideal entre 4 e 5). Como formular um condicionador Fórmula geral de um condicionador: • Álcool ceto estearílico: 4% • Amônio quaternário: 2,5-3,5% • Ácido cítrico: 0,5% • Essência: 0,4-0,6% • Água: q.s.100ml • Aditivos: 2-6% • Conservantes: q.s. 41 Estudo dirigido 4.1 – Detergentes e condicionadores 1. Indique quais composições (A, B ou C) são as mais adequadas para os cabelos oleosos, normais e secos. Composição A B C Lauril éter sulfato de sódio 25-30% 25% 30-40% Lauril sulfato trietanolamina 5-8% 8-10% - Dietanolamina de ácidos graxos 2-3% 3-3,5% 1,5-2,5% Anfótero betaínico 3-4% 4-4,5% 2-3% Conservantes q.s. q.s. q.s. Agente perolante 1,5-3% 2,5-3% 1-1,5% Essência 0,3-0,6% 0,3-0,6% 0,3-0,6% Aditivos 1-6% 1-6% 1-6% Água q.s.p. 100% q.s.p. 100% q.s.p. 100% Ácido cítrico 0,05-0,5% 0,05-0,5% 0,05-0,5% NaCl 0,5-2% 0,5-2% 0,5-2% Corante q.s q.s. q.s. q.s.: quantidade suficiente. 2. Classifique os seguintes tensoativos como aniônicos, catiônicos, não iônicos e anfóteros. Estrutura do tensoativo Classificação N + S O O OOH cocoamidopropil hidroxisultaína Triton X45® polietilenoglicol 4-terc-octilfenil éter monoetanolamida de ácido graxo de coco 42 Tween 20® polioxietilenosorbitan monolaurato N + N H S O O OOH O N-(3-laurilamidopropil)N-N-dimetil-N-(2-hidroxi-3-sulfopropil) amôniocloreto de olealcônio lauril éter sulfato de sódio 3. Um xampu que faz muita espuma limpa melhor? Explique. 4. O que você acha dos xampus 2 em 1? 5. Se óleos são compostos de moléculas com uma cabeça polar e uma cauda hidrofóbica, por que não lavamos o cabelo, as mãos e os pratos com óleo de soja? 6. a) Qual sua opinião a respeito de xampus contendo DNA vegetal em sua formulação? b) Como o DNA poderia agir? 43 c) Qual a vantagem/desvantagem da origem vegetal deste ácido nucleico? 7. Condicionadores de proteínas têm se tornado bastante populares, pois dão volume, brilho e tornam o cabelo mais fácil de ser penteado. O xampu mais caro que existe é feito a partir de caviar, mas o mesmo resultado pode ser obtido usando ovos comuns ou cerveja (escura) no cabelo. Propagandas deste tipo de condicionador prometem reparar o cabelo, principalmente os condicionadores que usam soluções de queratina, alegando que a queratina em solução irá ligar-se à queratina do cabelo, reparando o cabelo danificado. Quais são os erros destas propagandas? 8. Relacione o poder detergente com a posição do grupo hidrófilo. Referências Peyrefitte G, Martini MC, Chivot M. Cosmetologia, biologia geral, biologia da pele. 1a ed. Paris: Simep/Masson; 1998. Tele Curso 2000. Aula 43 – Como detergente tira gordura? http://www.farmaciamagistral.com.br/formcabelo.html http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ http://sis.nlm.nih.gov/Chem/ChemMain.html http://hpd.nlm.nih.gov/products.htm 44 5. Estrutura da pele II - histologia Epiderme A epiderme é a camada mais externa do corpo e está em contato direto com o meio externo. É um epitélio queratinizado estratificado composto principalmente de queratinócitos, as células epiteliais especializadas responsáveis pela renovação, coesão e barreira da epiderme. A Figura 5.1 mostra que esta camada externa da pele é subdividida em cinco camadas (de dentro para fora): stratum basale, stratum spinosum, stratum granulosum, stratum lucidum e stratum corneum. Estas camadas são formadas pela diferenciação seqüencial de células migrando da camada basal para a superfície. A epiderme se renova a cada 14-30 dias dependendo da região da pele. � A camada basal (stratum basale) é a camada mais profunda e fica logo acima da derme. É a camada com a maior atividade mitótica. As camadas de células basais se ligam à lâmina basal (basement membrane). � A camada espinosa (stratum spinosum) é a camada mais grossa da epiderme. As células nesta camada chegam por migração da camada basal, perdendo sua adesão à lâmina basal e se aderindo a outros queranócitos. � A camada granular (stratum granulosum) é caracterizada pela presença de grânulos de queratohialina entre os filamentos de queratina; consiste em 3-5 camadas de queratinócitos achatados. Esta é a camada mais superficial em que as células ainda possuem núcleo. � A camada córnea (stratum corneum) é a camada mais superficial e é composta de células mortas. O alto conteúdo lipídico forma uma barreira para retenção de água e resistência. Esta camada fornece 98% de habilidade de retenção de água da epiderme. A membrana plasmática se torna grossa devido à deposição e ligação cruzada de proteínas, como a involucrina, ao longo da superfície interna para formar o envelope córneo. Estas células não possuem núcleo e outras organelas mas possuem inúmeros filamentos de queratina. O stratum lucidum é parte desta camada. Figura 5.1 - Ver na Seção 13 "Figuras coloridas" Outros integrantes da epiderme são as células de Langerhans apresentadoras de antígeno, os linfócitos T epidérmicos, ambos derivados da medula óssea, os melanócitos formadores de pigmentos e as células de Merkel neuroepiteliais, queratinócitos modificados que possuem queratinas e formam ligações desmossomais de queratinócitos. Os melanócitos possuem melanina, um pigmento que confere cor à pele. Eles residem na camada basal da epiderme e entram em contato com muitos queratinócitos 45 (normalmente ~30) da camada basal e imediatamente acima dela. Não formam conexões desmossomais. Derme A derme é um tecido conectivo, irregular e denso, composto de colágeno, elastina e glicosaminoglicanos. É mais grossa que a epiderme, contém extensiva vascularização, neurônios, músculo liso e fibroblastos (Figura 5.2). É a principal barreira mecânica da pele. Sua rede de fibras elásticas funciona para suportar a epiderme e ligar à hipoderme. A derme contém duas camadas, a camada papilar e a camada reticular. A derme possui elementos neuronais para percepção de toque, dor, coceira e temperatura. Os corpúsculos de Meisser residem na camada papilar e funcionam como mecanorreceptores na percepção do toque. Os corpúsculos de Pacini são encontrados na porção profunda da derme (e na hipoderme) e são responsáveis pela sensação de pressão. Hipoderme A hipoderme é composta de tecido conectivo frouxo com um grande número de células adiposas (Figura 5.2). A hipoderme confere insulação, absorção de impacto, estoque de energia e flexibilidade. Também contém o maior número de vasos sanguíneos da pele. Muitos dos anexos epidérmicos se estendem até a hipoderme. Eles são uma fonte de queratinócitos quando a epiderme é destruída por abrasão ou queimadura. Figura 5.2 – Ver na Seção 13 “Figuras coloridas”. Renovação da pele A epiderme é um tecido auto-renovador: uma única célula-tronco adulta tem capacidade proliferativa para produzir epiderme nova suficiente para cobrir a superfície corpórea. Na pele de mamíferos, células-tronco epiteliais de ciclo lento residem em uma porção saliente do folículo piloso (bulge) (Figura 5.3). Estas células-tronco são multipotentes (células-tronco que têm o potencial de dar origem a múltiplas linhagens) e podem dar origem não só a células da epiderme como também a folículos pilosos e glândulas sebáceas. Estas células-tronco presentes na saliência do folículo piloso e que migram para a epiderme vivem na camada (basal) mais interna. A taxa de proliferação e migração é muito acelerada quando a pele foi danificada e a ferida está sendo cicatrizada. 46 Figura 5.3 - Folículo piloso de mamíferos. Observe a posição da saliência (bulge), onde as células tronco estão localizadas. Estudo dirigido 5.1 – Estrutura da pele II 1. Quais as camadas da pele? epiderme derme hipoderme Localização Tipo de tecido Células presentes Vascularização 2. Onde residem os melanócitos? Qual o papel destas células? 3. Em qual porção da pele se encontra a maior parte do colágeno? 4. Qual o segredo da alta taxa de renovação da pele? 5. Suponha como age um creme hidratante para a pele. 47 Referências Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. Molecular Biology of the Cell. 4th ed. New York: Garland Publishing; 2002. Burkitt HG, Young B, Heath JW. Wheater’s Functional Histology. 3rd ed. London: Longman Group UK Limited, 1994. Fuchs E, Raghavan S. Getting under the skin of the epidermal morphogenesis. Nature Reviews Genetics 2002, Mar (3):199-209. Gambardella L, Barrandon Y. The multifaceted adult epidermal stem cell. Current Opinion in Cell Biology 2003, 15:771-7. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira PB, David D, James E. Molecular Cell Biology. 4th ed. New York: W. H. Freeman & Co.; 2000. Slominski A, Tobin DJ, Shibahara S, Wortsman J. Melanin pigmentation in mammalian skin and its hormonal regulation. Physiol Rev. 2004 Oct; 84(4):1155-228. http://sprojects.mmi.mcgill.ca/dermatology/basics.htm http://www.med-ed.virginia.edu/public/CourseSitesDocs/CellandTissueStructure/